现在，每个人都非常关心健康。无论出门是带手环、计步器还是手机，记录自己走的步数已经是很多人的生活习惯。然而，计步器是如何工作的呢？它怎么知道我们每天走多少步？

机械计步器，原理上类似于摆锤

廖勇，中国电子科学研究院工程师。他说，“一开始计步器是机械的，原理其实很简单，就像钟摆一样。因为人走路的时候总是在动钟摆。它动的时候，基本上就是人在走一步。然后移动钟摆，与金属接触并通电，记住一步。”

智能手环和计步软件的工作原理是什么？

最初，计步器依靠钟摆和金属之间的接触来记录我们的脚步。但这是现在流行的智能手环和手机里的计步器软件的原理吗？

廖勇解释说:“现在，在手机手环中，它通常使用一种非常小的芯片，称为三轴加速度传感器。通过这种加速度传感器，可以测量手机或手环在三个不同方向的加速度。然后通过计算这个加速度的值，就可以大致测出行走的步数。”

那么，这个加速度传感器是怎么知道我们行走的步数的呢？

“有一种特殊的材料叫压电陶瓷材料，它根据作用在上面的力的大小产生不同的变形，可以产生不同的电压变化。可以通过作用在上面的力来测量加速度，然后用加速度来确定一个人在走路的时候是往哪个方向走，或者大概的频率。”廖勇说。

如何区分手抖和走路抖？

但如果用手晃动手机，也会产生加速度。这个传感器是如何区分握手和走路的区别的？

廖勇说，当人们走路时，频率必须在一定范围内。比如一秒钟走多少步，或者一分钟只能走多远。如果一个人拿着手机在抖，频率会很快。其次，加速度(晃动)的变化远大于行走。基本上通过这两个方面就可以判断一个人是拿着手机在抖还是一个人在走。

加速度传感器被广泛使用

实际上，计步功能只是加速度传感器应用的一部分。加速度传感器在车辆安全和桥梁健康方面起着非常重要的作用。

廖勇说，“为什么汽车上的安全气囊会反弹？当汽车行驶到一定速度以上，然后突然停下来，安全气囊就会弹出。实际上，有一个加速度传感器测量汽车向前方向的加速度。通过量的变化来判断现在是否应该弹出安全气囊。”

此外，加速度传感器也可用于桥梁健康监测。传感器技术、计算机技术和通信技术被称为现代信息技术的三大支柱。超过2000个传感器被用在航天运载火箭上。民用客机上也有数千个传感器。可以说，任何自动控制装置和系统都离不开传感器技术。

来源:人民日报

年级:刘烨